ルドルフ・シェーンハイマー
ルドルフ・シェーンハイマー
生まれる1898年5月10日
ベルリン、ドイツ
死亡1941年9月11日（1941年9月11日）（43歳）
ヨンカーズ、ニューヨーク州、米国
母校フリードリヒ・ヴィルヘルム大学
知られている生体分子の同位体標識
科学者としてのキャリア
フィールド生化学
機関コロンビア大学

ルドルフ・シェーンハイマー（1898年5月10日 - 1941年9月11日）は、生体分子の同位体標識技術を開発し、代謝の詳細な研究を可能にしたドイツ系アメリカ人の生化学者でした。[ 1 ]この研究により、生物のあらゆる構成要素が常に化学的に再生されていることが明らかにされました。[ 2 ]

ベルリンに生まれ、フリードリヒ・ヴィルヘルム大学で医学を卒業後、ライプツィヒ大学で有機化学をさらに学び、その後フライブルク大学で生化学を学び、生理化学部門の主任に昇進した。[ 3 ]

彼は1930年から1931年までシカゴ大学で過ごした。[ 4 ]

1933年、ナチスが台頭した後、彼はドイツからコロンビア大学に移住し、生物化学科に入学した。[ 1 ]ハロルド・C・ユーリーの放射化学研究室のデイビッド・リッテンバーグと、後にコンラッド・ブロッホと共同で、彼らは安定同位体を使って食品にタグを付け、生物内での代謝を追跡した。[ 3 ]

彼はさらにコレステロールが動脈硬化の危険因子であることを確立した。[ 3 ]

彼は生涯を通じて躁うつ病に苦しみ[ 2 ] 、 1941年にシアン化ナトリウムを用いて自殺した[ 5 ]。彼は生前、ハーバード大学でダナム講演を行うよう依頼され、その講演は彼の死後に朗読された[ 6 ] 。

幼少期と教育

ルドルフ・シェーンハイマーは1898年5月10日、ドイツのベルリンで生まれた。[ 4 ]彼はゲルトルート・エーデルと医師のヒューゴ・シェーンハイマーの息子であった。[ 3 ]彼はユダヤ人であったが、家族がキリスト教に改宗した。[ 1 ]彼はベルリンの地元の学校に通い、1916年にドロテーン・シュタットティッシェ・ギムナジウムを卒業した。[ 3 ]卒業後、シェーンハイマーはドイツ軍に徴兵された。[ 4 ]彼は第一次世界大戦中、2年間西部戦線で砲兵隊に勤務した。[ 3 ]戦争での勤務後、彼はベルリン大学で医学の研究を始めた。[ 4 ] 1922年に医学博士号を取得した。彼の医学博士号の論文のタイトルは「ウサギの実験的コレステロール病について」であった。[ 3 ]その後、彼はベルリンのモアビット病院で病理学者として1年間勤務した。[ 3 ]この間も彼は科学研究を続け、コレステロール投与による動物における動脈硬化の発生を研究した。[ 4 ]  

1924年、シェーンハイマーはライプツィヒ大学で化学の知識を深めることを目的とした3年間の研究を始めました。[ 3 ]このプログラムはロックフェラー財団の援助を受け、ライプツィヒ大学の生理化学教授カール・トーマスが指導しました。[ 3 ]ライプツィヒ在学中に、シェーンハイマーはペプチドの合成法を開発しました。[ 4 ]

キャリア

ライプツィヒでの研究を終えた後、彼はベルリンのモアビット病院で研修病理医として1年間働き始めた。[ 6 ]この間、彼は動脈硬化症の問題に関する研究を始めた。[ 4 ]この時期に発表された彼の最初の論文は、コレステロールを投与された実験動物における動脈硬化症の発症に関するものであった。[ 6 ]彼はまた、ベルリン市立病院のピーター・ローナの研究室で働いたこともある。[ 4 ]

1926年、シェーンハイマーはルートヴィヒ・アショフに招かれフライブルク大学の教授に就任した。[ 7 ]そこで助教授として働いた。[ 3 ]病理学的材料の調査も彼の職務の一部であった。[ 6 ]この間、彼は動脈硬化症とその発症における食事性コレステロールの役割についても研究した。[ 7 ] 1927年に部門長に就任し、1931年には部門長に就任した。[ 6 ]

1930年から1931年まで、シェーンハイマーはシカゴ大学のダグラス・スミス・フェローとして米国に滞在した。[ 6 ]この間、シェーンハイマーはジョサイア・メイシー・ジュニア財団と接触した。1931年後半、ルートヴィヒ・カストを会長とするメイシー財団は、シェーンハイマーの動脈硬化研究への支援を開始した。[ 1 ]フェローシップ終了後、彼はフライブルク大学に戻り、病理化学部門の責任者に就任した。[ 4 ]  

コロンビア大学: 1933-1934

1933年4月、シェーンハイマーはナチス政権による大学のユダヤ人教員解雇政策に反発し、アメリカ合衆国に移住した。 [ 4 ]コロンビア大学で助教授として働くことを打診され、ウォルター・M・スペリーやデイヴィッド・リッテンバーグらとともに代謝とコレステロール合成に関する研究を続けた。[ 4 ]

1933年、ドイツは政治的危機に陥り、ヒトラーとナチ党が台頭したため、シェーンハイマーは米国へ移住せざるを得なくなった。[ 1 ]シェーンハイマーは、家族がキリスト教に改宗したにもかかわらず、ユダヤ人の血統であることを自覚していた。第一次世界大戦後は、ユダヤ人青年運動に参加し、シオニスト組織に積極的に関わった。[ 1 ]当時のドイツの状況と、ユダヤ人教員を解雇するナチスの政策により、シェーンハイマーがドイツに留まる可能性は低かった。[ 1 ]この状況を知ったルートヴィヒ・カストは、シェーンハイマーに代わって米国の大学、コーネル大学とコロンビア大学に連絡を取った。コロンビア大学生物化学科長ハンス・T・クラークは、シェーンハイマーを同大学で働くよう招聘した。[ 7 ]彼は、研究助手として生物化学科で働き始めた。[ 4 ]ジョサイア・メイシー財団は、彼がコロンビア大学で働いていた間、給与と研究支援を提供しました。[ 1 ]コロンビア大学では、シェーンハイマーは生化学への同様の関心を共有する人々の中におり、有機化学の方向へ進むことを望んでいました。[ 1 ]

科学研究

シェーンハイマーの科学的研究は生化学と代謝研究に貢献し、中でも最も重要な業績は中間代謝研究への同位体の応用であった。1920年代のシェーンハイマーの初期の科学的研究は、ステロールの生理学と病理学に焦点を当てていた。[ 1 ]

初期の作品: 1924-1933

1926年、ライプツィヒ大学在学中に、シェーンハイマーはペプチド合成法を開発した。[ 4 ] 1903年から1909年にかけて、エミール・フィッシャーの研究は多くのペプチドの合成を促したが、彼の方法には限界があった。[ 3 ]フィッシャーは、ハロゲンアシルアミノ酸ハロゲン化物カップリング法を使用した。[ 8 ]非加水分解プロセスによってアミノ保護基を除去する適切な方法が必要とされた。[ 8 ]この方法は、ヨウ化水素とヨウ化ホスホニウムの混合物でp-トルエンスルホニルアミノ酸を還元的に脱トシル化できるというミシェル・ベルクマンの以前の研究結果を利用して、ルドルフ・シェーンハイマーによって最初に提案された。[ 8 ]シェーンハイマーは、テオドール・クルティウスによって導入されたアジドカップリング法とエミール・フィッシャーによって導入された酸塩化物法を用いて、いくつかのペプチドを合成した。[ 8 ]  

1929 年、シェーンハイマーは、ウサギにおけるコレステロール沈着に異なるステロールがどのように影響するかを調査しました。 [ 1 ]これまで、複雑な化合物を合成できるのは植物だけで、動物はこれらの化合物を植物から間接的に得ざるを得ないと考えられていました。[ 9 ]また、これらの化合物を特定の必要性に合わせて変更する際には、わずかな化学変化だけで済むと考えられていました。[ 9 ]これまでのコレステロールバランス研究では、特定の条件下では、動物がコレステロールを生成する能力を持つ可能性があることが示されており、代謝研究では、消費されるステロールよりも多くのステロールが排泄される、負のバランスが存在する場合があることが発見されています。[ 9 ]これらの観察では、動物の体内に存在するコレステロールが合成によるものなのか、実際にはすべて植物性食品に由来するものなのかは示されていませんでした。[ 9 ]動物の体内で植物ステロールがコレステロールに変換されるためには、ステロールが吸収可能である必要があります。これがシェーンハイマーが実験で調査した概念です。[ 9 ]彼の実験の1つは、ウサギのグループに2つの異なる食事を与えるというものでした。[ 1 ]ウサギはコレステロールを含む食事に敏感で、その体の反応、特に大動脈の反応は、人間のアテローム性動脈硬化症に似た変化を示します。[ 9 ]実験では、一方の食事に植物ステロールの一種であるシトステロールを大量に含ませました。もう一方の食事にはコレステロールを含めました。[ 9 ]実験の観察から、植物ステロールは吸収されないというシェーンハイマーと彼の同僚の理論が妥当であることが示されました。[ 9 ]  さらに研究が進められ、その結果、植物ステロールは非吸収性であるため、植物性のみの食事をしている動物は、吸収可能なコレステロールを摂取しないため、組織に必要なコレステロールを合成しなければならないという結論に達しました。[ 9 ]この時期にシェーンハイマーはコレステロールが中間代謝物であり、他の物質と化学的に変換できないことに気づいた。ステロール。[ 1 ]彼は後にステロールを使った実験の一つで、動物の組織中にステロールの一種であるジヒドロコレステロールが微量に存在することを発見した。 [ 1 ]彼はイヌを用いてこの発見を調査し、組織中にジヒドロコレステロールが生成されていることを示した。この発見から、シェーンハイマーはコレステロールが活性代謝物であることを理解した。[ 1 ]シェーンハイマーと彼の同僚はエルゴステロールについても、ラット、マウス、ウサギの体内での挙動について調査した。[ 9 ]この研究結果から、エルゴステロールは吸収されないことが明らかになった。[ 9 ]この研究がシェーンハイマーの科学的キャリアと研究の方向性を決定づけた。[ 7 ]

後期の作品: 1933-1941

安定同位体標識

1933年、シェーンハイマーは米国に移住し、そこで彼の科学研究の焦点は別のものとなった。移住前の彼の研究は主にコレステロールの代謝に集中していた。1934年、シェーンハイマーは中間代謝と、その研究にどのように安定同位体を応用できるかについての研究を開始した。[ 10 ]シェーンハイマーはデイヴィッド・リッテンバーグ、後にコンラッド・ブロッホと一緒に研究を行った。シェーンハイマーと彼の同僚は、重水素を使用する実験を行うことから研究を開始した。水素の安定同位体である重水素は、物理化学者ハロルド・ユーリーが1932年に発見した。 [ 11 ]実験で使用された方法の1つは、動物に重水を投与し、体のさまざまな成分に存在する重水素を分析することだった。 [ 10 ]これにより、体液中に存在する水素をどのタイプの物質が利用しているかが示唆され、代謝プロセスにおける水の役割が明らかになった。[ 4 ]彼らの実験は、実験動物における重水素を含む脂質化合物の分解過程に関する情報も提供した。この研究以前は、動物は摂取したばかりの食物から脂肪を直接利用し、脂肪蓄積は飢餓時にのみ使用されると考えられていた。この実験により、脂肪酸は飢餓時においても体内の貯蔵庫に蓄えられたままであることが明らかになった。[ 10 ]  

その後、シェーンハイマーと彼の同僚は、入手可能になった窒素同位体を使用してタンパク質代謝の研究を開始しました。 [ 6 ]シェーンハイマーと彼の同僚のデイビッド・リッテンバーグは、窒素を含む合成アミノ酸が動物の体内でどのように機能するかを分析しました。彼らは実験の対象として成体ラットを使用し、同位体アンモニアから合成したアミノ酸を食事に加えました。[ 6 ]これらの食事が窒素平衡で投与されると、それらは組織タンパク質に集中的に急速に取り込まれることがわかりました。[ 6 ]  また、摂取後にタンパク質から分離されたアミノ酸に重窒素が存在していたため、化学変換の証拠もありました。 [ 6 ]この化学変換は、彼が以前に中間代謝に関する実験で脂肪酸で実証されたものに似ていました。[ 6 ]実験の結果、体内のタンパク質は継続的かつ動的な合成と分解の状態にあることが明らかになりました。[ 4 ]シェーンハイマーとリッテンベルクは、それまで静的な状態にあると考えられていた体の構成物質が、常に化学的に再生されている状態にあることを発見しました。[ 2 ]アミノ酸、脂肪酸、排泄物の代謝に関する実験は、この代謝「再生」の概念を裏付け、実証するために用いられています。[ 12 ]これらの分子は、体組織内で置換と交換のプロセス、およびその他の変換と基本的な化学反応を経ます。[ 12 ]この同位体標識分子法によって、シェーンハイマーと彼の同僚は中間代謝におけるさまざまな問題を調査することができました。[ 12 ]

1930年代後半までに、シェーンハイマーの研究は中間代謝と同位体法への関心の高まりに貢献しました。[ 1 ]

その後の人生と死

シェーンハイマーは1937年に著名な動物学者で遺伝学者のサロメ・グリュックソンと結婚した。二人は共にアメリカに移住したが、子供はいなかった。後に離婚した。[ 4 ]シェーンハイマーは、自身の科学的研究と発見を詳述する講演を行うよう招かれた。1937年にはハーヴェイ講演を行い、1941年には同僚が代理でダナム講演を行った。[ 6 ]長年の鬱病に苦しみ、キャリアの絶頂期にヨンカーズの自宅でシアン化カリウムを服用して自殺した。 [ 4 ]

シェーンハイマーの科学的発見の利用

シェーンハイマーの科学的研究と同位体標識技術の開発により、生化学者は体内の様々な代謝経路を発見することができました。[ 4 ]

シェーンハイマーは、人間や動物の体には再生と回復のプロセスがあることを最初に発見した科学者の一人です。 [ 13 ]シェーンハイマーが使用した方法と技術は、動的モデリングの技術とソフトウェアが登場する以前に、体内の物質の量を測定する手段も提供しました。[ 13 ]

1933年にシェーンハイマーが動物実験で行った代謝バランス研究は、「コレステロール合成の最終生成物フィードバック阻害」の初期の証拠を示した。[ 14 ]その後、放射性同位体の出現を含む科学技術のさらなる進歩により、コレステロールフィードバックに関するより多くの情報が発見された。[ 14 ]

参考文献

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参考文献

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